LED 灯的原理与功能

LED 是英文light emitting diode （发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED 的抗震性能好[编辑本段]一、LED 的结构及发光原理50 年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识发光二极管的构造图，第一个商用二极管产生于1960 年。

发光二极管的核心部分是由p 型半导体和n 型半导体组成的晶片，在p 型半导体和n 型半导体之间有一个过渡层，称为p-n 结。

在某些半导体材料的PN 结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

PN 结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED 。

当它处于正[1]向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED 阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

[编辑本段]二、LED 光源的特点1. 电压：LED 使用低压电源，供电电压在6-24V 之间，根据产品不同而异，所以它是一个比使用高压电源更安全的电源，特别适用于公共场所。

2. 效能：消耗能量较同光效的白炽灯减少80%3. 适用性：很小，每个单元LED 小片是3-5mm 的正方形，所以可以制备成各种形状的器件，并且适合于易变的环境4. 稳定性：10 万小时，光衰为初始的50%5. 响应时间：其白炽灯的响应时间为毫秒级，LED 灯的响应时间为纳秒级6. 对环境污染：无有害金属汞7. 颜色：改变电流可以变色，发光二极管方便地通过化学修饰方法，调整材料的能带结构和带隙，实现红黄LED灯绿兰橙多色发光。

如小电流时为红色的LED ，随着电流的增加，可以依次变为橙色，黄色，最后为绿色8. 价格：LED 的价格比较昂贵，较之于白炽灯，几只白炽灯的价格就可以与一只LED灯的价格相当，而通常每组信号灯需由上300 ～500 只二极管构成。

[编辑本段]三、单色光LED 的种类及其发展历史最早应用半导体P-N 结发光原理制成的LED 光源问世于20 世纪60 年代初。

当时所用的材料是GaAsP ，发红光（λ p =650nm），在驱动电流为20 毫安时，光通量只有千分之几个流明，相应的发光效率约流明/ 瓦。

70 年代中期，引入元素In 和N ，使LED 产生绿光（λ p =555nm ），黄光（λ p =590nm ）和橙光（λ p =610nm ），光效也提高到1 流明/ 瓦。

到了80 年代初，出现了GaAlAs 的LED 光源，使得红色LED 的光效达到10 流明/ 瓦。

90 年代初，发红光、黄光的GaAlInP 和发绿、蓝光的GaInN 两种新材料的开发成功，使LED 的光效得到大幅度的提高。

在2000 年，前者做成的LED 在红、橙区（λ p =615nm ）的光效达到100 流明/ 瓦，而后者制成的LED 在绿色区域（λ p =530nm ）的光效可以达到50 流明/ 瓦。

[编辑本段]四、单色光LED 的应用最初LED 用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED 在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。

以12 英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140 瓦白炽灯作为光源，LED线灯它产生2000 流明的白光。

经红色滤光片后，光损失90% ，只剩下200 流明的红光。

而在新设计的灯中，Lumileds 公司采用了18 个红色LED 光源，包括电路损失在内，共耗电14 瓦，即可产生同样的光效。

汽车信号灯也是LED 光源应用的重要领域。

1987 年，我国开始在汽车上安装高位刹车灯，由于LED 响应速度快（纳秒级），可以及早让尾随车辆的司机知道行驶状况，减少汽车追尾事故的发生。

另外，LED 灯在室外红、绿、蓝全彩显示屏，匙扣式微型电筒等领域都得到了应用。

[编辑本段]五、白光LED 的开发对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。

1998 年发白光的LED 开发成功。

这种LED 是将GaN 芯片和钇铝石榴石（YAG ）封装在一起做成。

GaN 芯片发蓝光（λ p =465nm ，Wd=30nm ），高温烧结制成的含Ce3+ 的YAG 荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光发射，峰值550nm 。

蓝光LED 基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG 的树脂薄层，约200-500nm 。

LED 基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。

现在，对于InGaN/YAG 白色LED ，通过改变YAG 荧光粉的化学组成和调节荧光粉层的厚度，可以获得色温3500-10000K 的各色白光其实LED灯就是我们平常所说的节能灯。

(这点是错的,日常使用的节能灯和LED的工作原理根本不一样!但是LED灯被称之为节能灯却是没有问题的) 不同功率的LED灯，价格是不一样的。

而且不同的工艺，不同的外表材质也会造成价格的差异[编辑本段]六、新霓虹灯与LED灯优缺点的比较和竞争以下针对霓虹灯与LED灯相关比较，加入最新的LED技术进去比较，不是之前大家在网络中见到的哪份资料。

1. LED光源有100000小时寿命吗按光衰7%，实际只有约50000小时。

按光衰3%，实际运用可以达到80000小时。

2. LED不会发热吗会，需散热。

3. LED可取代白炽灯吗光通量，光效和显色性可以，但目前太贵且近几年不会有所下降。

但可以通过提高产品的光通量从而降低替换白炽灯的成本。

4. LED可作普通光源简单地使用吗[2] 不行，要驱动电源，光学和热传导配合。

5. 二种光源性能和优点比较霓虹灯的优势已被LED覆盖，但LED灯目前价太高。

6. 二种光源的电源比较LED低压好，但防水性差和载电流过大。

大颗粒1瓦的LED单灯输入电流在350mA。

7. 二种光源的控制技术比较LED易实现，但霓虹灯成熟。

8. 二种光源的稳定性比较LED不一致性大，霓虹灯相当稳定。

少数产家可以做到相对稳定，比如用CREE 跟AOD 芯片相结合，取各自芯片的优点。

9. 二种光源的价格比较LED较贵，但黄色和红色已相当，主要贵的是LED白光。

10. 二种光源户外使用比较LED防水性差是户外使用的致命弱点。

11. 二种光源目前市场的比较全球照明产品年产值420亿美元(中国150亿美元)LED光源现比例小于1％。

[编辑本段]七、什么是led灯的封装？led灯封装解释：简单来说led封装就是把led封装材料封装成led灯的过程；led灯封装流程：一般led封装必须经过扩晶-固晶-焊线-灌胶-切脚-分光分色等流程；led灯封装材料：led的主要封装材料有：芯片、金线、支架、胶水等；led灯封装设备：扩晶设备、固晶机、焊线机、点胶机、烘烤箱等，一般分为全自动封装设备手工封装设备两种。

[编辑本段]八、如何评判led灯封装的好坏？led灯的好坏指标：led灯的好坏的几个指标是：角度、亮度、颜色（波长）一致性、抗静电能力、抗衰减能力等；led灯的封装材料：led封装材料是led灯好坏的直接因素，也是最基本的因素，led灯是几种主要材料的组合，一颗好的led灯必须是所有封装材料与生产技术的组合；led灯的封装技术：一般全自动设备封装要比手工封装的要好，封装的技术水平也是led灯封装的好坏的主要因素，同样的材料不同的生产厂家生产出来的产品有很大的差别；[编辑本段]九、制作led显示屏需要什么样的led灯？led灯的外观：制作户外led电子屏主要使用直插式椭圆led灯，制作户内led电子屏主要使用表贴式led灯。

led灯的参数：亮度根据使用环境等因素而不同，波长红灯：620nm-625nm，绿灯波长：520nm-525nm，蓝灯波长：465nm-470nm。

[编辑本段]十、led-定义LED（Light Emitting Diode），发光二极管，是一种固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。

LED的心脏是一个半导体的晶片，发光二极管晶片的一端附在一个支架上，一端是负极，另一端连接电源的正极，使整个晶片被环氧树脂封装起来。

半导体晶片由两部分组成，一部分是P型半导体，在它里面空穴占主导地位，另一端是N型半导体，在这边主要是电子。

但这两种半导体连接起来的时候，它们之间就形成一个P-N结。

当电流通过导线作用于这个晶片的时候，电子就会被推向P区，在P区里电子跟空穴复合，然后就会以光子的形式发出能量，这就是LED发光的原理。

而光的波长也就是光的颜色，是由形成P-N结的材料决定的。

50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。

LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。

发光二极管的核心部分是由p型半导体和n型半导体组成的晶片，在p型半导体和n型半导体之间有一个过渡层，称为p-n结。

在某些半导体材料的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。

PN结加反向电压，少数载流子难以注入，故不发光。

这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管，通称LED。

当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。

最初LED用作仪器仪表的指示光源，后来各种光色的LED在交通信号灯和大面积显示屏中得到了广泛应用，产生了很好的经济效益和社会效益。

以12英寸的红色交通信号灯为例，在美国本来是采用长寿命，低光效的140瓦白炽灯作为光源，它产生2000流明的白光。

经红色滤光片后，光损失90%，只剩下200流明的红光。

而在新设计的灯中，Lumileds公司采用了18个红色LED光源，包括电路损失在内，共耗电14瓦，即可产生同样的光效。

汽车信号灯也是LED光源应用的重要领域。

对于一般照明而言，人们更需要白色的光源。

1998年发白光的LED开发成功。

这种LED是将GaN芯片和钇铝石榴石（YAG）封装在一起做成。

GaN芯片发蓝光（λp=465nm，Wd=30nm），高温烧结制成的含Ce3+的YAG荧光粉受此蓝光激发后发出黄色光射，峰值550nm。

蓝光LED基片安装在碗形反射腔中，覆盖以混有YAG的树脂薄层，约200-500nm。

LED基片发出的蓝光部分被荧光粉吸收，另一部分蓝光与荧光粉发出的黄光混合，可以得到得白光。